«شیر حرارتی» اقیانوس اطلس در حال ضعیف شدن است؛ خطری تازه برای گرمایش زمین
آب و هوای نسبتاً پایدار زمین تحت تأثیر مجموعهای از عوامل بسیار پیچیده است که همگی به شیوهای پویا و همیشه در حال تغییر با یکدیگر تعامل دارند. اما در میان این عوامل، چند بازیگر بسیار مهم و تاثیرگذار هستند که نقش کلیدی را ایفا می کنند.
به گزارش افق میهن و به نقل از Science Alert; گردش واژگونی نصف النهار اقیانوس اطلس (AMOC) یکی از این عوامل مهم است.
AMOC مجموعهای از جریانهای اقیانوسی است که گرما را از مناطق گرمسیری به مناطق خنکتر منتقل میکند و به خنک شدن آبهای گرمتر در همان زمان کمک میکند. موضوعی که برای حیات دریایی حساس از جمله مرجان ها اهمیت زیادی دارد.
مواد مغذی مورد نیاز گونه های مختلف آبزی نیز توسط این تسمه نقاله عظیم و عمدتا نامرئی به زیر سطح آب منتقل می شود.
در حال حاضر، AMOC به دلیل تغییرات آب و هوایی ناشی از فعالیت های انسانی در حال ضعیف شدن است. رویدادی که می تواند پیامدهای گسترده ای داشته باشد و الگوهای دما و بارندگی را که انسان برای تولید غذا به آن وابسته است، تغییر دهد.
بنابراین طبیعی است که محققان بخواهند بدانند چه زمانی و چگونه سیستم ممکن است به نقطهای برسد که به گفته کریستو بویزرت، نویسنده اصلی این مطالعه، «از یک آستانه بحرانی عبور کند؛ «آستانهای که فراتر از آن تضعیف AMOC خودتقویتکننده و غیرقابل برگشت میشود».
این تمرکز مطالعه یک تیم کاملاً بین المللی از محققان، از جمله Boissert، برای مجله Nature Geoscience بود.
همچنین یک نکته جالب در مورد این تحقیق وجود دارد: Boissert تشویق شد که این تحقیق را پس از گفتگو در مورد فوندو پنیر در یک نشست علمی در سوئیس به این مجله برای چاپ ارسال کند. ظاهراً بار دیگر ثابت شده است که ارائه غذاهای خوشمزه و رایگان به دانشمندان همیشه می تواند یک سرمایه گذاری عاقلانه باشد!
پاسخ هایی که ممکن است در گذشته پنهان بوده باشد
نگاهی به گذشته ممکن است پاسخ برخی از این سوالات را در اختیار ما قرار دهد. در طول یخبندان های پلیستوسن، AMOC بارها بین حالت های قوی و ضعیف تغییر مکان داد.
این تغییرات با رویدادهای اقلیمی ناگهانی موسوم به رویدادهای Dansgaard-Oeschger (DO) مصادف شد. رویدادهایی که اثرات آنها به طور مشخص در هسته های یخی گرینلند ثبت شده است.
توضیح رایج برای این رویدادهای D-O چیزی بود که محققان آن را “الاکلنگ دوقطبی حرارتی” می نامند. این مدل آب و هوا ظاهرا توضیح می دهد که چگونه انتقال گرما توسط AMOC می تواند یک قطب را گرم کند و همزمان قطب دیگر را خنک کند.
با این حال، محققان با اتخاذ رویکردی متفاوت، توضیح دیگری ارائه کرده اند. در این مطالعه، آنها یافتههای دو دهه مشاهدات و پیشرفتهای نظری در مورد نقش حیاتی شار گرمای اقیانوس (OHC)، یخ دریا، و تعادل تشعشعی سیاره – یعنی تفاوت بین انرژی خورشیدی ورودی و انرژی تابشی خروجی از زمین را ترکیب کردند.
بر اساس این دیدگاه جدید، محققان پیشنهاد می کنند که به جای اینکه AMOC را به عنوان یک تسمه نقاله اقیانوسی برای انتقال گرما از یک نیمکره به نیمکره دیگر در نظر بگیریم، بهتر است آن را به عنوان یک “شیر حرارتی اقیانوس” در نظر بگیریم.
AMOC; شیری که گرمای زمین را آزاد می کند
محققان سه مدل آب و هوایی را اجرا کردند که قادر به ایجاد نوسانات خود به خود و پایدار آب و هوایی مشابه رویدادهای D-O در شرایط عصر یخبندان بودند.
آنها دریافتند که زمانی که AMOC قوی بود، همرفت شدید آب عمیق در اقیانوس اطلس شمالی باعث شد که اقیانوس بیشتر گرمای خود را به جو منتقل کند. در نتیجه، کل سیاره نیز انرژی بیشتری را در فضا از دست می دهد.
اما زمانی که AMOC ضعیف شد، همرفت عمیق متوقف شد. در این شرایط اقیانوس اطلس شمالی گرمای کمتری را نسبت به سایر نقاط اقیانوس از دست می داد و در نتیجه گرما در لایه های داخلی اقیانوس انباشته می شد. در مقیاس سیاره ای، انرژی بیشتری در سیستم زمین باقی می ماند.
به بیان ساده، AMOC همانطور که قبلاً تصور می شد مانند یک تسمه نقاله ساده عمل نمی کرد که گرما را از یک مکان به مکان دیگر منتقل می کند. بلکه بیشتر شبیه دریچه ای بود که تعیین می کرد چه مقدار از گرمای ذخیره شده در اقیانوس می تواند خارج شود.
وقتی دریچه باز بود، گرما از اقیانوس آزاد می شد.
وقتی دریچه بسته شد، گرما در اقیانوس جمع شد.
این مدل جدید همچنین معمای قدیمی کلاهک های یخی قطبی را توضیح می دهد
مدل «شیر حرارتی» همچنین به حل یکی از قدیمی ترین اسرار در پرونده هسته یخی کمک می کند. این سوابق نشان می دهد که تغییرات دما در گرینلند بسیار سریع رخ داده است، در حالی که تغییرات دما در قطب جنوب بسیار کندتر بوده است. آن هم در دوره های زمانی مشابه.
مدل جدید نشان میدهد که این تفاوت به دلیل نرخهای متفاوت دو فرآیند است: تغییرات سریع در سرعت از دست دادن گرما از اقیانوس اطلس شمالی و تغییرات آهستهتر در مقدار گرمای ذخیرهشده در سراسر اقیانوسها که در دادههای قطب جنوب منعکس شده است.
بنابراین، به گفته محققان، این دو قطب فقط دو سر الاکلنگ انتقال حرارت نبودند که در آن یکی گرم و دیگری سرد می شود. در عوض، هر دو در واقع به بخشهای مختلف چرخه جهانی گرمایش اقیانوسها پاسخ میدادند.
دیوید بونان، دانشمند آب و هوا در دانشگاه واشنگتن، که ارزیابی تخصصی این تحقیق را انجام داده است، می گوید:
AMOC مانند یک دریچه حرارتی اقیانوس عمل می کند و دمای سیاره را با تنظیم تعادل تشعشع زمین کنترل می کند.
اما در جهان گرمایش جهانی امروز چه اتفاقی می افتد؟
اگر این مدل را برای شرایط فعلی گرمایش جهانی در نظر بگیریم، وضعیت نگران کننده تر می شود.
تغییرات آب و هوایی ناشی از فعالیتهای انسانی، اقیانوسها را تغییر میدهد و تضعیف گردش اقیانوس میتواند همرفت آب عمیق را کاهش دهد و میزان گرمای ذخیره شده در اقیانوس را افزایش دهد.
به همین دلیل، محققان به این نتیجه رسیدند که تضعیف AMOC در آینده ممکن است خود گرمایش جهانی را تشدید کند. زیرا با «کاهش جریان» هیت سینک اقیانوس، اجازه خروج گرمای بیشتری از اقیانوس را نمی دهد.
اما یک تفاوت مهم بین گذشته و آینده وجود دارد
محققان تاکید می کنند که مدل آنها یک نکته مهم را در نظر می گیرد.
سیستم آب و هوایی عصر یخبندان با شرایط امروزی بسیار متفاوت بود.
چرخه های D-O در شرایط یخبندان رخ داده است. زمانی که مقادیر زیادی یخ دریا به ایجاد بازخوردهایی کمک کرد که به AMOC اجازه داد بین حالتهای قوی و ضعیف جابجا شود.
اما در آیندهای گرمتر، ممکن است بیشتر یا حتی تمام اقیانوس اطلس شمالی عاری از یخ دریا باشد. در این صورت یکی از مکانیسم های اصلی که در شکل گیری نوسانات آب و هوایی کهن نقش داشته از بین خواهد رفت.
بنابراین، گذشته نمی تواند آینده AMOC را مانند یک توپ شیشه ای به ما نشان دهد.
با این حال، گذشته چیز بسیار ارزشمندی را در اختیار ما قرار می دهد: یک آزمایش طبیعی که نشان می دهد تغییرات در این گردش اقیانوسی نه تنها می تواند تعیین کند که گرما کجا منتقل می شود، بلکه می تواند بر میزان گرما در کل سیاره نیز تأثیر بگذارد.
Boissert خواستار تحقیقات بسیار بیشتری در این زمینه شده است. او می نویسد:
تعیین اینکه آیا AMOC در آینده بیش از یک حالت ثابت خواهد داشت، یک هدف تحقیقاتی بسیار مهم است؛ زیرا ممکن است تفاوت بین یک تضعیف موقت و یک فروپاشی غیرقابل برگشت باشد؛ رویدادی که پیامدهای عمیقی برای جامعه خواهد داشت.
نتایج این تحقیق در مجله Nature Geoscience منتشر شده است.
